Vа, Vб и Vв – полезные объемы водохранилищ каскада

Аналогично рассчитывают и следующие ступени каскада (рис. 5.2.1 в). При больших расстояниях между створами каскада следует учитывать время добегания воды от одного створа к другому.

Такова же последовательность расчетов каскадного независимого регулирования и при табличном способе.

В обобщенных методах расчета каскада водохранилищ применяют метод статистических испытаний, моделируют искусственные гидрологические ряды большой длительности (1000 лет и более), учитывая при этом коррелятивные связи между расходами в различные интервалы времени в одном и том же створе, между створами и расходами основной реки.

Взаимодействие водохранилищ в каскаде – весьма сложный процесс, на который оказывают влияние большое число взаимосвязанных факторов (гидрологических, водохозяйственных, экономических, экологических и др.). В связи с этим при расчетах каскадов широко применяют метод системного подхода и математического моделирования.

Контрольные вопросы и задания

1. На каких объектах применяют компенсирующее регулирование стока?

2. Когда применяют компенсирующее регулирование стока? Как определить полезный объем водохранилища при таком регулировании?

4. Что такое каскадное регулирование стока?

5. Как выполнить расчет каскада водохранилищ?

Глава 6. Регулирование стока половодий и паводков

6.1. Общие положения

В период половодья (паводка) в целях предотвращения наводнения в нижнем бьефе часть излишков воды временно задерживается в водохранилище. При этом происходит некоторое повышение уровня воды сверх НПУ, т.е. уровень воды повышается до отметки форсированного подпорного уровня (ФПУ), а между ФПУ и НПУ образуется объем форсировки Vф. Максимальные расходы уменьшаются, паводок трансформируется (распластывается) в гидрограф сбросных расходов (рис. 6.1.1).

Рис. 6.1.1. Расчетный гидрограф паводка и график сбросных расходов

Создание объема форсировки, аккумулирующего часть стока паводочных вод, позволяет снизить максимальные расходы, поступающие в нижний бьеф водохранилища, и тем самым предотвратить наводнения на нижерасположенных участках реки, а также уменьшить размеры водосбросных гидротехнических сооружений. Вместе с тем повышение уровня воды в водохранилище выше НПУ влечет за собой увеличение высоты плотины и при­водит к дополнительному затоплению и подтоплению земель. В связи с этим оптимальный объем, предназначенный для снижения максимальных расходов половодья (паводка) или борьбы с наводнениями в нижнем бьефе водохранилища, устанавливают на основе технико-экономических расчетов.

Излишки воды из водохранилища сбрасываются через водосбросные сооружения: наиболее распространены водосливы практического профиля без щитов или со щитами на гребне, а также донные водовыпуски с затворами.

В случае свободного (не подтопленного) истечения через водослив расход воды определяется по формуле

q = mB h_ф^3/2; (6.1)

при истечении из-под щита и для донного водовыпуска:

q = m₂ω h_ф^1/2, (6.2)

где т и μ – коэффициенты расхода соответственно водослива и отверстия;

В – ширина водослива, м; g- ускорение свободного падения, м/с²;

h_ф – полный напор с учетом скорости подхода, м;

ω – площадь отверстия, м².

В случае каскадного расположения водохранилищ расчет регулирующего влияния системы водохранилищ на максимальные расходы – весьма ответственное дело, поскольку разрушение одного из водохранилищ каскада может привести к разрушениям нижерасположенных.

Регулирующее влияние на максимальные расходы системы во­дохранилищ определяют специальными расчетами, в которых учитывается целый ряд факторов: расположение водохранилищ по отношению друг к другу, их взаимное влияние и соотношение регулирующих объемов, скорости добегания воды по гидрографической сети, боковая приточность, регулирующие объемы естественных русл и др.